前 言

作物病害的防治是農業生產體系中不可或缺的一環。自從 1930 年代有 機汞殺菌劑發明之後，世界各國都專注於合成化學農藥（synthetic chemical pesticides）的開發與應用，並且不斷推出殺傷力強而且殘毒性高的農藥，藉 以提升農業生產。例如1930 年至 1970 年代，採用有機汞劑處理麥類種子，

使得麥類黑穗病的危害減輕（Anonymous, 1974）。這種積極推廣化學農藥的 趨勢，一直延伸到1980 年代，環保意識抬頭，才逐漸緩和下來。在瑞典曾經 發現鳥類因吃食有機汞劑處理過的種子而中毒死亡的案例（Kips, 1985）。顯 然從1970 年代起各國已開始相繼禁止使用有機汞劑，因為一旦有機汞劑殘毒 進入食物鏈，就會影響人畜安全以及破壞生態環境。因此Zadoks（1993）認

為作物生產和植物保護理念已由 1970-1980 年代的化學型（Chemism）轉變 為環境型（Environmentalism）（Zadoks,1993）,同時他也倡議將 1990 年訂為 環境型農業生產的開端。

現今廿一世紀的農業，由於環保的壓力，使得很多國家都在尋找不使用 化學農藥的新耕種方法，其中一項就是有機作物栽培。雖然過去二、三十年 間已經有很多人在大力提倡有機作物栽培，但是進展緩慢成效不顯。直到目 前 農 業 專 家 包 括 研 究 人 員 和 推 廣 人 員 對 有 機 農 業 的 看 法 仍 然 是 兩 極 化

（Wheeler, 2008）。有人認為有機農業對環境保護、經濟成長、人畜安全以及 生物多樣性等都有正面的影嚮（FAO, 2002; Mäder, et al., 2002; Lotter, 2003;

Bengtsson, et al., 2001; O'Riordan and Cobb, 2001; Reganold, et al., 2001），但也 有人認為有機農業不符合永續經營的理念，因為這種耕種方式使作物產量減 低、生產成本增高，所以反而造成對土地使用上的壓力（Trewavas, 2001）。

這些争論突顯開發有機作物栽培技術的重要性。顯然的，非農藥病害防治方 法已成為有機作物栽培中不可或缺的一環，但是這方面的技術開發與應用上 的努力，尚顯不足。本文僅以數種非農藥病害防治方法如使用健康種子、種 球或種苗，栽培抗病品種，輪作栽培和生物防治等為例，探討這些技術的研 發與應用上可能面臨的瓶頸和必需注意的一些問題。

作物病害非農藥防治技術之研發

引起作物病害的病原種類很多，其中包括真菌（Fungi）、細菌（bacteria）、

病毒或類病毒（virus or viroid）和線蟲（nematodes）等。作物病害的傳播方 式也往往因病害與病原種類而異。例如有些植物病毒病必須依賴特定的媒介 昆蟲來傳播，但是有些真菌病原孢子則可經由土壤、流水、空氣、農具、種 子和人畜等途徑傳播。所以在研擬每一病害防治策畧時，要先瞭解該病害的 基本生物特性和流行規律，才有可能進一步開發出有效的防治方法。兹就有 關健康種子，抗病育種，輪作栽培和生物防治等四種非農藥病害防治方法之 研發問題分別討論如下。

一、健康種子、種球或種苗（Pathogen-free seeds, bulbs or seedlings）

種子攜帶病原菌往往會造成幾種不良後果，其中包括降低種子發芽率、

影響作物產量與品質、傳播植物病害、以及危害人畜安全與健康等。據估計 世界上大約有百分之九十的糧食作物如水稻、麥類、豆類等都是以種子繁殖

（Agarwal and Sinclair, 1987a），而這些作物當中又有很多種病害是經由種子 傳播，使病害在苗圃或本田裏發生，造成農作物減產和品質下降等現象。又 有些病原菌在罹病種子會產生毒素（toxin），致使人畜因誤食罹病種子而中

毒。例如花生黃麴菌（Aspergillus flavus）在受害種子上產生一種毒素叫做黃 麴毒素（aflatoxin），如果猪、牛、羊、雞、鴨等吃了受污染的種子，往往會 造成中毒，致使其臟器出現壞疽或硬化等現象（Agarwal and Sinclair, 1987a）。

又如水稻穀粒遭受病原菌（Penicillium islandicum）侵染，米粒會變成黃色。

動物吃食這種黃變米，往往會造成肝硬化，甚至引發死亡的後果（Agarwal and Sinclair, 1987b）。

經由罹病種子傳播的病害，除了在苗圃或本田裡蔓延之外，有些還可以 透過農產品進出口的貿易途徑作跨國傳播。由於我國已加入世界貿易組織

（World Trade Organization 或簡稱 WTO），農產品如水果、種子、種球等進 出口日益頻繁，如果不加以留意種子或種苗所攜帶的病原菌，則會有自國外 引進作物新病害的可能。例如苜蓿黃萎病（Verticillium wilt of alfalfa）從 1930 年代起已經在歐洲蔓延猖獗，但是在北美洲却一直沒有發現，直到1976 年才 首次於美國西北部的苜蓿產區出現（Graham et al., 1977），隨後就成為美國和 加拿大的苜蓿重要病害（Huang, 2003）。據推測本病可能是經由帶菌種子流 入北美洲（Heale et al., 1979）和日本北海道（Sato, 1994）。

生產健康種子是防治種子傳播病害的首要策畧。很多國家都設有種子生 產專業區和種子認證（seed certification）制度。這種生產區大都選在比較偏 僻隔離的地方，而且有嚴密的田間衛生管理規定，如清除雜草和去除弱小或 畸型植株等。另外還要針對每一種病害訂定田間調查與種子認證標準，如果 達不到這些特定標準，則該田的作物就不得做為留種之用。除了上述預防方 法之外，種子病害檢測技術的開發也是非常重要。這種技術往往因作物病害 和病原菌的種類而異。例如豆類粉紅種子病（pink seed disease）的病原細菌

（Erwinia rhapontici）可利用它在馬鈴薯洋菜培養基（potato dextrose agar）

上培養2-3 天即有粉紅色素滲出的特性加以鑑定（Huang et al., 1990, 2003）。

又苜蓿黃萎病的病原真菌（Verticillium albo-atrum）可用一種選擇性培養基

（Christen, 1982）進行快速檢測。

種子病害檢測技術的研發除了準確易行之外還需要快速。例如世界上每 一國家都訂有農產品進出口檢疫法規，規定輸入種子必需有植物健康證書

（phytosanitary certificate ）， 以 防 止 引 進 高 危 險 性 的 病 原 菌 或 新 病 原 菌

（Agarwal and Sinclair, 1987b）。檢驗進出口種子必需依賴快速檢測技術。所 以除了上述選擇性培養基研發之外，還要研發新的快速檢測技術如分子探針 的應用等。

二、抗病育種（Breeding for disease resistance）

栽培抗病品種是防治作物病害最有效和最具經濟重要性的方法。例如

1977 年在加拿大發生的菊花萎凋病（Fusarium wilt of chrysanthemum）是由尖 鐮刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. chrysanthemi）的新生理小種（physiological race）所引起（Huang et al., 1992）。經由品種抗病性鑑定試驗，成功地篩選出 最具抗病性和經濟重要性的菊花品種或品系，提供給農民栽培應用（Huang et al., 1993），使這一新病害得以有效防治。苜蓿黃萎病自從1976 年在美國首次 發現後，很快就成為美國和加拿大苜蓿作物最重要的病害。從1981 年起，加 拿大農業部的苜蓿育種計劃育成了三個抗黃萎病的苜蓿新品種，包括 Barrier

（Hanna and Huang, 1987）、AC Blue J（Acharya et al., 1995）及 AC Longview

（Acharya et al., 2000）。這些新品種不但抗病而且產量高（Huang et al., 1994）。據估計在加拿大西部栽培抗黃萎病的苜蓿品種，每年大約可增加兩千 七百萬元（加幣）的經濟效益（Smith et al., 1995; Acharya and Huang, 2003）。

抗病育種的工作所面臨的挑戰是尋找抗病基因問題。很多種作物病害都 因為找不到抗病基因而使抗病育種的工作無法進行。另一種情况是由於抗病 品種的大量推廣栽培，破使病原菌透過基因突變等方法，改變它們的遺傳性 狀，而產生新的生理小種，使該抗病品種變成感病品種。小麥銹病菌生理小 種的出現就是一個很好的例子。如此一來，抗病育種就成為一項長期性的工 作了。大部份的作物病害，如果應用傳统的抗病育種技術，大約需5-10 年的 時間才能育成一個抗病、豐產和優質的新品種。如果應用基因轉殖技術，這 個抗病育種時間有可能大大縮短，只是這種新技術在有機作物栽培體系中，

目前仍然無法被接受。

三、輪作栽培（Crop rotation）

輪作是以數種作物，按照特定次序輪流栽植於同一塊田的一種耕種制 度。有時輪作次序尚且包括休耕（fallow）在內，期以保持地力。過去很多輪 作試驗都是以提高農作物產量和改善土壤肥力和理化性質為主要目的，却很 少有探討輪作對作物病害發生和防治的影響。一個完善的輪作制度不但要能 夠維持地力，增進作物生長和提高產量，而且還要能夠減輕作物病害。

在日本北海道北見農業試驗所（Hokkaido Prefectural Kitami Agricultural Experiment Station）有一項長期作物栽培試驗，從 1959 年到 2000 年總共進 行了41 年。這一塊試驗田裡一共有七種不同處理，包括休耕（地上無作物、

無雜草）、連作（每年栽培同一種作物）、二年輪作（燕麥、甜菜）、三年輪作

（大豆、甜菜、燕麥）、四年輪作（馬鈴薯、甜菜、燕麥、大豆）、五年輪作

（甜菜、燕麥、冬小麥、紅三葉草、馬鈴薯）以及六年輪作（馬鈴薯、甜菜、

燕麥、菜豆、冬小麥、紅三葉草）等（Huang et al., 2002）。於 1994 觀察此輪 作田發現菜豆在連作區與六年輪作區生長差異極大。連作區的菜豆植株矮

化，下位葉萎黃，而輪作區的菜豆植株高大，生長茂盛，並且無下位葉萎黃 的現象。該年的菜豆種子收穫量在六年輪作區為每公頃2700 公斤，而在連作 區為每公頃僅 945 公斤，顯示出這一年連作所造成的菜豆產量損失高達 65%。又在 1989-2000 的十二年當中，每年因連作所造成的菜豆產量損失平 均高達59%（Huang et al., 2002）。進一步的土壤分析發現連作區菜豆萎黃是 因猝倒病菌（Pythium spp.）危害所引起，而且此一病菌也能夠危害甜菜。由 此可見菜豆不宜與甜菜輪作。又在芬蘭的研究發現用豆科植物與小麥輪作可 增加小麥的產量，提高小麥粗蛋白質含量，改良土壤團粒結構，提高土壤中 氮肥含量以及減少小麥根部病害等（Karvonen, 1993）。在加拿大的研究也發 現用豆科作物（如扁豆）與小麥輪作可以提高小麥產量和土壤含氮量（Wright, 1990; Campbell et al., 1992; Biederbeck et al., 1998）。上述這些案例可以看出以

化，下位葉萎黃，而輪作區的菜豆植株高大，生長茂盛，並且無下位葉萎黃 的現象。該年的菜豆種子收穫量在六年輪作區為每公頃2700 公斤，而在連作 區為每公頃僅 945 公斤，顯示出這一年連作所造成的菜豆產量損失高達 65%。又在 1989-2000 的十二年當中，每年因連作所造成的菜豆產量損失平 均高達59%（Huang et al., 2002）。進一步的土壤分析發現連作區菜豆萎黃是 因猝倒病菌（Pythium spp.）危害所引起，而且此一病菌也能夠危害甜菜。由 此可見菜豆不宜與甜菜輪作。又在芬蘭的研究發現用豆科植物與小麥輪作可 增加小麥的產量，提高小麥粗蛋白質含量，改良土壤團粒結構，提高土壤中 氮肥含量以及減少小麥根部病害等（Karvonen, 1993）。在加拿大的研究也發 現用豆科作物（如扁豆）與小麥輪作可以提高小麥產量和土壤含氮量（Wright, 1990; Campbell et al., 1992; Biederbeck et al., 1998）。上述這些案例可以看出以